食品科学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (18): 303-313.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20260112-094
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谢清怡,徐洪文,于志龙,谢云飞*
XIE Qingyi, XU Hongwen, YU Zhilong, XIE Yunfei
摘要: 本研究提出一种近红外光谱与机器学习算法结合的大米赭曲霉污染快速检测方法,旨在实现大米中赭曲霉菌落总数的高效定量预测。以接种赭曲霉的大米为研究对象,模拟储藏过程中霉菌侵染,采集不同霉变阶段的漫反射光谱数据,并通过平板计数法测定霉菌总数。为提升光谱数据质量,采用移动平均(moving average,MA)、平滑滤波(Savitzky-Golay,SG)、标准正态变量变换、归一化和一阶导数进行预处理,以减少噪声和散射效应。同时,利用竞争自适应重加权采样、连续投影算法与遗传算法(genetic algorithm,GA)3 种特征提取方法筛选关键波长,进一步优化数据特征。随后,分别采用偏最小二乘回归、卷积神经网络和极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型对赭曲霉菌落总数进行定量建模与比较评估。结果表明,MA与SG预处理有效提高了光谱信噪比,增强了模型的预测能力。3 种特征提取算法均成功降低了光谱维度,并有效提取与霉菌总数相关的关键波长。ELM模型在处理非线性和高维光谱数据方面展现出显著优势,其中SG-GA-ELM模型的预测性能最佳(RC2=0.985 8,RP2=0.977 0,校正均方根误差=0.167 2,预测均方根误差=0.203 1),实现了对赭曲霉菌落总数的高精度预测。本研究验证了近红外光谱与机器学习算法结合在大米赭曲霉污染检测中的可行性,为粮食储藏中的霉菌污染提供了新的无损、快速、智能化监测手段。该方法具有在粮食安全监测、仓储管理及在线质量控制领域的广泛应用前景。
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